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Coral impreso en 3D, mejor que su equivalente natural

Los corales sirven de soporte a las algas y les proporcionan un entorno protegido para efectuar la fotosíntesis, mientras que las algas, a su vez, los visten de colores brillantes y producen azúcares para alimentarlos. Varios científicos financiados con fondos europeos han imprimido estructuras de coral en 3D que reproducen esta simbiosis con mayor eficiencia que las naturales.

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La relación de beneficio mutuo entre algas y corales comenzó hace millones de años y es crucial para la salud de los arrecifes coralinos, que sirven de hábitat a aproximadamente una cuarta parte de toda la vida marina. La pugna por el espacio y la luz solar entre los diferentes organismos marinos ha hecho que los corales adapten su estructura para recoger y difundir la luz de manera eficiente, de modo que puedan utilizarla las microalgas que en ellos se encuentran. En el proyecto BioMIC-FUEL, financiado con fondos europeos, unos científicos de la Universidad de Cambridge replicaron satisfactoriamente este microecosistema coralino y lograron producir microalgas con una densidad hasta cien veces superior a la de los corales naturales. «Nuestro objetivo era utilizar los corales como inspiración para desarrollar técnicas más productivas para el cultivo de microalgas. A diferencia de las técnicas existentes, que utilizan un medio de crecimiento líquido y una fuente externa que irradia luz desde arriba, nuestro enfoque inspirado en la naturaleza replica satisfactoriamente la forma en que los corales captan la luz y la distribuyen internamente a las microalgas», explica Daniel Wangpraseurt, biólogo marino de la Universidad de Cambridge.

La impresión en 3D proporciona un terreno fértil para el crecimiento de las algas y la fotosíntesis

Los científicos crearon una sofisticada tecnología de bioimpresión en 3D capaz de reproducir estructuras detalladas de coral que imitan los complejos diseños y funciones de los tejidos vivos del coral. Su método puede imprimir estructuras con resolución a escala micrométrica en cuestión de minutos. «La mayoría de estas células morirían si usáramos los procesos tradicionales de extrusión o de impresión por inyección de tinta, ya que estos métodos tardan horas. Sería como mantener a un pez fuera del agua; las células con las que trabajamos no sobreviven si pasan demasiado tiempo fuera de su medio de cultivo. Nuestro proceso es de alta producción y ofrece velocidades de impresión realmente rápidas. No solo es compatible con células de algas, sino también con humanas y animales», señala Wangpraseurt. Los científicos desarrollaron un esqueleto y un tejido de coral artificial con una combinación de diferentes biopolímeros e hidrogeles dopados con nanomateriales de celulosa para replicar las propiedades ópticas de los corales vivos. En la mezcla también se infundieron algas. Su novedoso enfoque de bioimpresión no fue tarea fácil. «Trabajar con materiales ligeros que, por lo general, no son sencillos de manejar fue complicado, pero el verdadero éxito de nuestro enfoque de bioimpresión radicó en investigar materiales que, aunque interactúan débilmente con la luz (para lograr estructuras coralinas de alta resolución), pueden también irradiarla a las algas», explica Silvia Vignolini, del Departamento de Química de la Universidad de Cambridge.

Los corales biónicos podrían aliviar los arrecifes o mejorar la nutrición

Los corales biónicos vivos híbridos de reciente producción son capaces de cultivar células de algas en altas densidades de hasta 109 g/ml. Una vez ampliado su desarrollo, la tecnología de bioimpresión podría utilizarse en biorreactores eficientes que cultiven algas de alto valor nutritivo para su uso en tecnologías alimentarias. Es más, los corales impresos en 3D sirven de sistema modelo para estudiar la conservación de los arrecifes de coral: el aumento de la temperatura y la acidez de los océanos puede alterar la delicada simbiosis y provocar que los corales expulsen las algas y se vuelvan blancos, proceso conocido como «blanqueo del coral». «Por ahora, nos hemos centrado en mejorar nuestra tecnología para aplicaciones de alta gama hasta que podamos ofrecer una producción mayor. En el futuro, nuestra técnica podría ampliarse para generar productos de alto valor a mayor escala», concluye Wangpraseurt. Los resultados del proyecto se han publicado en «Nature Communications». Los científicos también han creado recientemente una empresa emergente llamada «mantaz», que utiliza métodos de captación de luz de bajo coste inspirados en el coral para cultivar bioproductos de algas en países en desarrollo.

Palabras clave

BioMIC-FUEL, microalgas, bioimpresión, coral impreso en 3D, simbiosis, arrecife de coral, blanqueo del coral

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